Biomecânica do fêmur e úmero de cachorros-do-mato (Cerdocyon thous, Linnaeus 1776) aos ensaios de flexão em três pontos e compressão axial

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i5.28144

Palavras-chave:

Biologia óssea; Mecânica da fraturas; Ortopedia; Microscopia eletrônica de varredura.

Resumo

O presente estudo foi conduzido com objetivo de avaliar o comportamento mecânico do fêmur e úmero de Cerdocyon thous por meio dos ensaios de flexão em três pontos e compressão axial. Para tal, foram utilizados 13 fêmures e 15 úmeros no ensaio de flexão, e 14 fêmures e 15 úmeros no ensaio de compressão; finalizados os ensaios, foram coletados fragmentos ósseos para avaliação por meio de microscopia ótica convecional e de luz polarizada, e microscopia eletrônica de varredura. Observou-se que o úmero é mais resistente em relação ao fêmur em ambos os ensaios, e que comprimento e peso ósseos, além da largura da diáfise são influentes sobre o comportamento mecânico. A avaliação microscópica mostrou que, na face cranial dos ossos fraturados sob flexão, a fratura foi causada pelo mecanismo de deflexão, enquanto a face caudal se rompeu por delaminação. Nos ossos submetidos à compressão axial, as fraturas diafisárias ocorreram por deflexão, enquanto as fisárias foram originadas por diversos mecanismos. Não houve correlação significativa entre a disposição das fibras colágenas ou conteúdo mineral sobre as propriedades mecânicas obtidas em ambos os ensaios. Pode-se concluir que existem diferenças significativas no comportamento mecânico do fêmur e úmero de C. thous, onde o úmero é mais resistente que o fêmur tanto nas cargas de flexão quanto nas de compressão. Tais dados permitem prever o comportamento mecânico ósseo de C. thous frente a traumas causados ​​por impactos de flexão e compressão, como aqueles resultantes de atropelmentos.

Referências

ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2017) NBR 7190 - Projeto de estruturas de madeira. Rio de Janeiro, 1997. <https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=3395>. Access 04 jun. 2021, 20:36.

Araujo Cezar, H. R.; Abrantes, S. H. F.; de Lima, J. P. R.; de Medeiros, J. B.; Abrantes, M. M. R.; da Nóbrega Carreiro, A. & de Lucena Barbosa, J. P. (2021). Mamíferos silvestres atropelados em estradas da Paraíba, Nordeste do Brasil. Brazilian Journal of Development, 7(3), 30694-30698. https://doi.org/10.34117/bjdv7n3-679

Ascenzi, A. & Bonucci, E. (1968). The compressive properties of single osteons. The Anatomical Record, 161(3):377-391. https://doi.org/10.1002/ar.1091610309

ASTM, American Society for Testing and Materials. (2017). Standard test methods for flexural properties of unreinforced and reinforced plastics and electrical insulating materials. ASTM D790-17. <https://www.astm.org/d0790-03.html>. Access 12 sep 2020, 09:18.

Berta, A. (1982). Cerdocyon thous. Mammalian Species, 186, 1-4. https://doi.org/10.2307/3503974

Bloebaum, R. D.; Skedros, J. G.; Vajda, E. G.; Bachus, K. N.; Constantz, B. R. (1997). Determining mineral content variations in bone using backscattered electron imaging. Bone, 20(5), 485-490. https://doi.org/10.1016/S8756-3282(97)00015-X

Borders, S.; Petersn, K. R. & Orne, D. (1977). Prediction of bending strength of long bones from measurements of bending stiffness and bone mineral content. Journal of Biomechanical Engineering, 99(1), 40-44. https://doi.org/10.1115/1.3426267

Bouxsein, M. L.; Coan, B. S. & Lee, S. C. (1999). Prediction of the strength of the elderly proximal femur by bone mineral density and quantitative ultrasound measurements of the heel and tibia. Bone, 25(1), 49-54. https://doi.org/10.1016/S8756-3282(99)00093-9

Bouxsein, M. L. & Karasik, D. (2006). Bone geometry and skeletal fragility current osteoporosis reports. Current Osteoporosis Reports, 4(2), 49-56. https://doi.org/10.1007/s11914-006-0002-9

Brum, T. R.; Santos-Filho, M.; Canale, G. R. & Ignácio, A. R. A. (2018). Effects of roads on the vertebrates diversity of the Indigenous territory Paresi and its surrounding. Brazilian Journal of Biology, 78(1), 125-132. https://doi.org/10.1590/1519-6984.08116

Carlton, W. W. & Mcgavin, M. D. (1998). Patologia Veterinária Especial de Thonson, 2nd edn. Artes Médicas Sul, Porto Alegre.

Castilho, M. S.; Rahal, S. C.; Mamprim, M. J.; Inamassu, L. R.; Melchert, A.; Agostinho, F. S.; Mesquita, L. R.; Teixeira, H.F.; & Teixeira, C. R. (2018). Radiographic measurements of the hindlimbs in crab‐eating foxes (Cerdocyon thous, Linnaeus, 1766). Anatomia, Histologia, Embryologia, 47(3), 216-221. https://doi.org/10.1111/ahe.12344

Cordey, J. (2000). Introduction: Basic concept and definitions in mechanics. Injury, 31, 1-84. https://doi.org/10.1016/S0020-1383(00)80039-X

Courtenay, O. & Maffei, L. (2004). Cerdocyon thous (Linnaeus, 1766). Canid Action Plan. IUCN Publications, Gland, Switzerland.

Currey, J. D. (1990). Physical characteristics affecting the tensile failure properties of compact bone. Journal of Biomechanics, 23(8), 837-844. https://doi.org/10.1016/0021-9290(90)90030-7

Currey, J. D. (1970). The mechanical properties of bone. Clinical Orthopaedics and Related Research, 73, 210-231. https://doi.org/10.1097/00003086-197011000-00023

Currey, J. D. (2012). The structure and mechanics of bone. Journal of Material Sciences, 47(1), 41-54. https://doi.org/10.1007/s10853-011-5914-9

Einhorn, T. (1992). Bone strength: the bottom line. Calcified Tissue International, 51(5), 333-339. https://doi.org/10.1007/BF00316875

Fleck, C. & Eifler, D. (2003). Deformation behaviour and damage accumulation of cortical bone specimens from the equine tibia under cyclic loading. Journal of Biomechanics, 36(2), 179-189. https://doi.org/10.1016/S0021-9290(02)00364-0

Ginsberg, J.R.; & Macdonald, D.W. (1990). Foxes, wolves, jackals, and dogs: an action plan for the conservation of canids. IUCN Publications, Gland, Switzerland.

Grilo, C. et al. (2018). Brazil road‐kill: a data set of wildlife terrestrial vertebrate road‐kills. Ecology, 99(11), 2625.

Hastings, G. W. & Ducheyne, P. (1984). Natural and living biomaterials. CRC Press, Boca Raton.

Heřt, J.; Fiala, P.; & Petrtýl, M .(1994). Osteon orientation of the diaphysis of the long bones in man. Bone, 15(3), 269-277. https://doi.org/10.1016/8756-3282(94)90288-7

Hoc, T.; Henry, L.; Verdier, M.; Aubry, D. Sedel, L. & Meunier, A. (2006). Effect of microstructure on the mechanical properties of Haversian cortical bone. Bone, 38(4), 466-474. https://doi.org/10.1016/j.bone.2005.09.017

Holanda, A; Volpon, J. B. & Shimano, A. C. (1999). Efeitos da orientação das fibras de colágeno nas propriedades mecânicas de flexão e impacto dos ossos. Revista Brasileira de Ortopedia, 34(11/12), 579-584.

Koester, K. J.; Ager, J. W. & Ritchie, R. O. (2008). The true toughness of human cortical bone measured with realistically short cracks. Nature Materials, 7(8), 672-677. https://doi.org/10.1038/nmat2221

Lochmüller, E. M.; Bürklein, D.; Kuhn, V.; Glaser, C.; Müller, R.; Glüer, C. C. & Eckstein, F. (2002a). Mechanical strength of the thoracolumbar spine in the elderly: prediction from in situ dual-energy X-ray absorptiometry, quantitative computed tomography (QCT), upper and lower limb peripheral QCT, and quantitative ultrasound. Bone, 31(1), 77-84. https://doi.org/10.1016/S8756-3282(02)00792-5

Lochmüller, E. M.; Groll, O.; Kuhn, V. & Eckstein, F. (2002b). Mechanical strength of the proximal femur as predicted from geometric and densitometric bone properties at the lower limb versus the distal radius. Bone, 30(1), 207-216. https://doi.org/10.1016/S8756-3282(01)00621-4

Lochmüller, E. M.; Lill, C. A.; Kuhn, V.; Schneider, E. & Eckstein, F. (2002c). Radius bone strength in bending, compression, and falling and its correlation with clinical densitometry at multiple sites. Journal of Bone and Mineral Research, 17(9), 1629-1638. https://doi.org/10.1359/jbmr.2002.17.9.1629

Loffredo, M. D. C. M. & Ferreira, I. (2007). Resistência mecânica e tenacidade à fratura do osso cortical bovino. Research on Biomedical Engineering, 23(2), 159-168.

Markel, M. D.; Sielman, E.; Rapoff, A. J. & Kohles, S. S. (1994). Mechanical properties of long bones in dogs. American Journal of Veterinary Research, 55(8), 1178-1183

Martin, R. B. & Boardman, D. L. (1993). The effects of collagen fiber orientation, porosity, density, and mineralization on bovine cortical bone bending properties. Journal of Biomechanics, 26(9); 1047-1054. https://doi.org/10.1016/S0021-9290(05)80004-1

Martin, R. B.; Lau, S. T.; Mathews, P. V.; Gibson, V. A. & Stover, S. M. (1996). Collagen fiber organization is related to mechanical properties and remodeling in equine bone. A comparsion of two methods. Journal of Biomechanics, 29(12), 1515-1521. https://doi.org/10.1016/S0021-9290(96)80002-9.

Martins, F. P.; Souza, E. C.; Bernardes, F. C. S.; Abidu-Figueiredo, M.; Kasper, C. B. & Souza-Junior, P. (2021). Anatomical variations in cervical vertebrae in two species of neotropical canids: What is the meaning? Anatomia, Histologia, Embryologya, 50(1), 212-217. https://doi.org/10.1111/ahe.12609

Miculescu, F.; Stan, G. E.; Ciocan, L. T.; Miculescu, M.; Berbecaru, A. & Antoniac, I. (2012). Cortical bone as resource for producing biomimetic materials for clinical use. Digest Journnal of Nanomater Biostructures, 7(4), 1667-1677.

Morse, A. (1945). Formic acid-sodium citrate decalcification and butyl alcohol dehydration of teeth and bones for sectioning in paraffin. Journal of Dental Research, 24(3-4), 143-153. https://doi.org/10.1177/00220345450240030501

Moyle, D. D.; Welborn III, J. W. & Cooke, F. W. (1978). Work to fracture of canine femoral bone. Journal of Biomechanics, 11(10-12), 435-440. https://doi.org/10.1016/0021-9290(78)90055-6

Müller, M. E.; Webber, C. E. & Bouxsein, M. L. (2003). Predicting the failure load of the distal radius. Osteoporosis International, 14(4), 345-352. https://doi.org/10.1007/s00198-003-1380-9

Nalla, R. K.; Stölken, J. S.; Kinney, J. H. & Ritchie, R. O. (2005). Fracture in human cortical bone: local fracture criteria and toughening mechanisms. Journal of Biomechanichs, 38(7), 1517-1525. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2004.07.010

Nishioka, R. S.; Yamasaki, M. C.; De Melo Nishioka, G. N. & Balducci, I. (2010). Estudo da ocorrência de micro deformações ao redor de três implantes de hexágono externo, sob a influência da fundição de coifas plásticas e usinadas. Brazilian Dental Journal, 13(3/4), 15-21. https://doi.org/10.14295/bds.2010.v13i3/4.63

Ossa-Nadjar, O. & Ossa, J. (2013). Fauna silvestre atropellada en dos vías principales que rodean los Montes de María, Sucre, Colombia. Revista Colombiana Ciencia Animal, 5, 158-164. https://doi.org/10.24188/recia.v5.n1.2013.481

Palierne, S.; Mathon, D.; Asimus, E.; Concordet, D.; Meynaud-Collard, P.; Autefage, A. (2008). Segmentation of the canine population in different femoral morphological groups. Research in Veterinary Science, 85, 407-417. https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2008.02.010

Pessutti, C.; Santiago, M. E. B. & Oliveira, L. T. F. (2001). Order Carnivora, Family Canidae (Dogs, Foxes, Maned foxes). In: Fowler, M. E. & Cubas, Z. S. (eds.) Biology, medicine, and surgery of South American wild animals, Iowa State University Press.

Pinheiro, L. L.; Branco, É.; Souza, D. C.; Pereira, L. H. C. & Lima, A. R. (2014). Description of plexus brachial of crab-eating foxes (Cerdocyon thous Linnaeus, 1766). Ciência Animal Brasileira, 15, 213-219. https://doi.org/10.1590/1809-6891v15i220309

Ramasamy, J. G. & Akkus, O. (2007). Local variations in the micromechanical properties of mouse femur: the involvement of collagen fiber orientation and mineralization. Journal of Biomechanichs, 40(4), 910-918. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2006.03.002

Rho, J. Y.; Kuhn-Spearing, L. & Zioupos, P. (1998). Mechanical properties and the hierarchical structure of bone. Medical Engineering & Physics, 20, 92-102. https://doi.org/10.1016/S1350-4533(98)00007-1

Saha, S.; Martin, D. L. & Phillips, A. (1977). Elastic and strength properties of canine long bones. Medical & Biological Engineering & Computing, 15(1), 72-74. https://doi.org/10.1007/BF02441578

Salter, R. B. & Harris, W. R. (1963). Injuries Involving the Epiphyseal Plate. Journal of Bone and Joint Surgery, 45(3), 587–622.

Skedros, J. G.; Holmes, J. L.; Vajda, E. G. & Bloebaum, R. D. (2005). Cement lines of secondary osteons in human bone are not mineral‐deficient: New data in a historical perspective. Anatomical Record, 286(1), 781-803. https://doi.org/10.1002/ar.a.20214

Trapp, S. M.; Iacuzio, A. I.; Barca Junior, F. A.; Kemper, B.; Silva, L. C. da; Okano, W.; Tanaka, N. M.; Grecco, F. C. de A. R.; Cunha Filho, L. F. C. da; Sterza, F. A. M. (2010). Causas de óbito e razões para eutanásia em uma população hospitalar de cães e gatos. Brazilian Journal of Veterinary Research and Animal Science, 47(5), 395-402. https://doi.org/10.11606/issn.1678-4456.bjvras.2010.26821

Turner, C. H. & Burr, D. B. (1993). Basic biomechanical measurements of bone: a tutorial. Bone 14(4), 595-608. https://doi.org/10.1016/8756-3282(93)90081-K

Unger, M.; Montavon, P. M. & Heim, U. F. A. (1990). Classification of fractures of long bones in the dog and cat: introduction and clinical application. Veterinary and Comparative Orthopaedics and Traumatology, 3, 41-50. https://doi.org/10.1055/s-0038-1633228

Vashishth, D.; Behiri, J. C. & Bonfield, W. (1997). Crack growth resistance in cortical bone: concept of microcrack toughening. Journal of Biomechanics, 30(8), 763-769. https://doi.org/10.1016/S0021-9290(97)00029-8

Vashishth, D. (2004). Rising crack-growth-resistance behavior in cortical bone: implications for toughness measurements. Journal of Biomechics, 37(6), 943-946. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2003.11.003

Vélez, J.; Ramírez, J. & Aristizábal, O. (2018). An anatomic description of intrinsic brachial muscles in the crab-eating fox (Cerdocyon thous, Linnaeus 1776) and report of a variant arterial distribution. Anatomia, Histologia, Embryolgia, 47(2), 180-183. https://doi.org/10.1111/ahe.12330

Wang, T. & Feng, Z. (2005). Dynamic mechanical properties of cortical bone: The effect of mineral content. Materials Letters, 59(18), 2277-2280. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2004.08.048

Wang, X.; Shen, X.; Li, X. & Agrawal, C. M (2002). Age-related changes in the collagen network and toughness of bone. Bone 31, 1-7. https://doi.org/10.1016/S8756-3282(01)00697-4

Zadpoor, A. A. (2015). Mechanics of biological tissues and biomaterials: current trends. Materials, 8(7), 4505-4511. https://doi.org/10.3390/ma8074505

Zimmermann, E. A.; Launey, M. E.; Barth, H. D. & Ritchie, R. O. (2009). Mixed-mode fracture of human cortical bone. Biomaterials 30(29), 5877-5884. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2009.06.017.

Downloads

Publicado

09/04/2022

Como Citar

PASTOR, F. M.; RESENDE, G. de O.; ALVES, R. C.; NUNES, L. de C.; FRANCO, G. G. .; BOELONI, J. N.; SERAKIDES, R.; SILVA, M. A. da . Biomecânica do fêmur e úmero de cachorros-do-mato (Cerdocyon thous, Linnaeus 1776) aos ensaios de flexão em três pontos e compressão axial . Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 5, p. e34511528144, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i5.28144. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/28144. Acesso em: 20 jul. 2024.

Edição

v. 11 n. 5

Seção

Ciências Agrárias e Biológicas

Licença

Copyright (c) 2022 Felipe Martins Pastor; Gabriela de Oliveira Resende; Rejane Costa Alves; Louisiane de Carvalho Nunes; Guilherme Galhardo Franco; Jankerle Neves Boeloni; Rogéria Serakides; Maria Aparecida da Silva

Creative Commons License
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:

1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.

2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.

3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.